压力损伤对苹果贮藏期品质影响

屠 鹏,边红霞,石 萍,黎 虹,杨 晰

(1.甘肃农业大学理学院,甘肃兰州 730070;2.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州 730070)

苹果在包装、运输、贮藏和销售的过程中,都可能会受到静载、振动、碰撞等载荷形式的破坏,形成以粘弹性变形为主的延迟损伤和以塑性或脆性破坏为主的现时损伤[1]。受伤加速了产品的衰老进程[2],在贮运过程尤其是贮藏后期使果实损失严重。

吴主莲等[3]研究发现不同机械伤对果实的影响存在差异。苹果经过跌落损伤后,贮藏过程中其伤口面积和深度不断增加,果实的硬度、可滴定酸含量和可溶性固形物含量均呈下降趋势[4]。王艳颖等[5]研究了富士苹果50 cm碰撞损伤后贮藏期间生理及酶活性的变化,发现机械损伤后的果实的多酚含量会逐渐降低、丙二醛(MDA)含量逐渐上升,果肉褐变迅速。现有的研究工作主要对比了不同的损伤方式对苹果贮藏品质的影响,很少对不同损伤程度苹果的贮藏品质进行对比。此外,静压和碰撞对苹果的破坏机理不同[6],现有的研究主要关注以脆性破坏为主的碰撞损伤对苹果果质的影响,而对以延迟损伤为主的静压损伤关注较少。

此外,关于苹果的静压损伤程度分级,目前尚无标准可循。研究表明,可用静压作用力大小及作用时间来模拟苹果受压情况[7]。静压力大小和静压时间不同,对苹果造成的损伤程度不同。本文拟建立损伤程度分级方法,将苹果按损伤程度分级,以研究不同损伤程度的苹果贮藏期间的品质变化。本研究对指导苹果的贮藏具有重要意义,也可为研究苹果机械损伤机理提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红富士苹果 采自甘肃静宁县,在果实成熟阶段选取树龄、生长情况相同的果实,采摘后露天预冷48 h,装箱运回实验室4 ℃冷藏(实验前取出样品静置12 h,精选大小均一、成熟度好、色泽接近、无机械伤的果实待用,苹果平均直径75～80 mm);抗坏血酸 天津市福晨化学试剂厂;聚乙烯吡喏烷酮 国药集团化学试剂有限公司;氢氧化钠 天津市大茂化学试剂厂;酚酞 天津市福城化学试剂厂;2,6-二氯酚靛酚、草酸 上海中秦化学试剂有限公司。

CMT-2502型万能实验机 深圳新三思计量技术公司;FT-327果实硬度计 意大利Fruit Test公司;2WAJ型折射仪 上海光学仪器一厂;AUX-220型电子天平 岛津(中国)有限公司;722可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;TDL80-2B型离心机 上海安亭科学仪器厂;DHG-9075A型恒温干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 静压损伤处理及贮藏 在万能实验机上下压头上分别固定两块表面平整的绝缘压板,苹果沿赤道方向置于上下压板之间。以2 mm/min的速率挤压苹果,待压力分别达到100、200、300、350、400 N时,设置各压力分别保持10、40和90 min。每种静压损伤处理15个果实,共计225个。

将压伤苹果常温(22±1) ℃贮藏,在1、8、15、22和29 d时分别取3个样品测定其理化指标,重复3次取平均。

1.2.2 综合损伤因子定义 为评价苹果的损伤程度,定义综合损伤因子:

综合损伤因子=∑损伤因素评价得分×权重

式中:损伤因素分别为静压力和静压时间,采用五分制评价;静压力100、200、300、350、400 N静压分别赋予1、2、3、4、5分,静压时间10、40、90 min分别赋予1、3、5分;考虑静压力造成的损伤较静压时间严重,取静压力权重为0.6,静压时间权重为0.4;15个损伤处理的综合损伤因子介于1～5之间,综合损伤因子越大表示对苹果造成的损伤越严重。

1.2.3 指标测定方法

1.2.3.1 损伤体积的测定 将压伤苹果沿受压部位横向和纵向切开,损伤组织和未损伤组织间因褐变有明显的界线,用游标卡尺在横纵两个方向分别测量其压伤深度和宽度。损伤体积的计算采用单明彻[8]的方法,依下式计算:

式中:VB(mm3)-损伤体积,D(mm)-苹果直径,W(mm)-宽度,h(mm)-深度。

1.2.3.2 褐变度的测定 采用乜兰春等[9]的方法,取果肉,打浆后离心(3000 r/min)取上清液,在420 nm处测定其吸光度(简称OD值),将OD×10做为其褐变度。

1.2.3.3 其它指标的测定 果实硬度用果实硬度计测定;含水率采用湿基含水率[10]为参照;维生素 C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法[11]测定;可溶性固形物含量采用折射仪法[12]测定;可滴定酸含量采用指示剂滴定法[13]测定。

1.3 数据处理

数据的处理及分析采用SPSS 22完成,绘图采用Originpro 2016完成。

2 结果与分析

2.1 苹果的损伤程度划分

表1 损伤程度对应的损伤处理及百分比Table 1 Damage degree correspond to damage and damage percent

2.2 不同压伤程度苹果贮藏期间理化指标分析

2.2.1 损伤体积的比较分析 如图1所示,轻度压伤果在贮藏期内损伤体积接近零,较轻、中度和较重压伤果,其损伤体积在贮藏8 d时平均减小2.51%,但是8 d后损伤体积随贮藏时间的延长而不断增大。重度压伤果8 d后损伤体积开始增大,29 d的损伤体积是1 d时的近2倍。贮藏时间相同时,损伤越严重其损伤体积越大。中度压伤果的损伤体积比较轻度平均增大2.08倍,而重度压伤果的损伤体积比中度平均增大1.76倍,比较重度平均增大78.63%。

2.2.2 褐变度的比较分析 如图2所示,在贮藏1 d时5种伤果的褐变度接近,约0.25左右。伤果褐变度随贮藏时间的延长而增大,重度损伤果贮藏29 d的褐变度较1 d平均增大4.5倍。贮藏时间相同时,损伤越严重其褐变度越大。较轻度压伤果的褐变度是轻度的1.21倍,而重度压伤果的褐变度为中度的1.47倍,为较重度的1.21倍。果实的褐变直接影响到其保鲜和加工品质[15],酚类物质是引起苹果酶促褐变的主要物质[16],外加压力破坏了细胞膜的结构,使得酚类物质加速渗出并与PPO接触氧化而导致果肉组织发生褐变[5],这是随贮藏时间的延长伤果褐变加剧的主要原因。

图2 伤果常温贮藏期间褐变度的变化Fig.2 Changes of damaged fruits on browning degree during room temperature storage

2.2.3 硬度的比较分析 如图3所示,随贮藏时间延长,损伤果实硬度整体呈下降趋势。贮藏8 d时硬度较1 d平均下降30.81%,呈快速下降趋势。15 d时硬度较8 d略微增大,15 d后开始下降。轻度、较轻、中度、较重和重度压伤果在15～29 d硬度分别下降10.48%、15.71%、14.44%、14.87%和36.26%,重度压伤果在贮藏后期硬度迅速下降。贮藏时间相同时,损伤越严重其硬度越小。较轻度压伤果的平均硬度为轻度的97.61%,而重度压伤果的平均硬度为中度的86.89%,为较重度的90.23%。苹果中的果胶是一种高分子碳水化合物,在常温贮藏过程中果胶易分解[17-18],外加压力加速了果胶的分解,是其硬度下降的主要原因。

图3 伤果常温贮藏期间硬度的变化Fig.3 Changes of damaged fruits on firmness during room temperature storage

2.2.4 含水率的比较分析 如图4所示,5种伤果含水率随贮藏时间的延长缓慢减小。轻度、较轻、中度、较重和重度压伤果贮藏8 d的含水率较1 d分别平均下降0.80%、1.01%、1.46%、1.93%和2.34%,贮藏29 d的含水率较1 d平均下降4.01%。贮藏时间相同时,损伤越严重其含水率越低。贮藏期间,不同损伤程度苹果含水率基本呈线性下降,7 d的平均降幅为0.47%。伤果贮藏期间含水率的下降,是由于压伤加速了果实中水分的蒸腾作用,导致其含水率下降。

图4 伤果常温贮藏期间含水率的变化Fig.4 Changes of damaged fruits on moisture content during room temperature storage

2.2.5 维生素C含量的比较分析 如图5所示,在贮藏1 d时5种伤果的维生素C含量接近,约为6.5 mg·100 g-1。维生素C含量随贮藏时间的延长而减小,轻度、较轻、中度、较重和重度压伤果贮藏8 d的维生素C含量较1 d分别下降25.97%、26.89%、28.41%、34.89%和35.07%,29 d较1 d分别下降59.45%、62.51%、68.16%、71.67%和77.61%。贮藏时间相同时,损伤越严重其维生素C含量越低。而且损伤越严重,其维生素C含量下降越快。较轻度比轻度平均下降5.74%,中度比较轻度平均下降6.58%,较重度比中度平均下降7.08%,重度比较重度平均下降9.05%。维生素C含量的降低,一方面是由于果实贮藏过程中的呼吸作用消耗了维生素C,另外,损伤也加速了维生素C的氧化分解速率[19]。

图5 伤果常温贮藏期间维生素C含量的变化Fig.5 Changes of damaged fruit on VC content during room temperature storage

2.2.6 可溶性固形物含量的比较分析 如图6所示,在贮藏1 d时5种伤果的可溶性固形物含量在14.75%左右。随着贮藏时间的延长,其可溶性固形物含量呈减小-增大-减小的趋势。5种压伤果的可溶性固形物含量贮藏8 d较1 d平均下降3.14%,重度压伤果贮藏15 d较8 d上升6.19%,轻度压伤果贮藏29 d较15 d下降17.46%。贮藏时间相同时,损伤越严重其可溶性固形物含量越高。较轻度压伤果的可溶性固形物含量比轻度平均增大0.91%,重度压伤果比中度增大2.15%,比较重度增大1.15%。可溶性固形物含量的减小-增大-减小过程,与受伤部位营养物质损失后,周围细胞中的营养物质可能在浓度梯度作用或生理代谢的需要下进行转移,然后再经过重新分配,维持受伤部位正常的新陈代谢有关[20]。

图6 伤果常温贮藏期间可溶性固形物的变化Fig.6 Changes of damaged fruits on soluble solids content during room temperature storage

2.2.7 可滴定酸含量的比较分析 如图7所示,随贮藏时间的延长,其可滴定酸含量呈减小-增大-减小的趋势。轻度压伤果的可滴定酸含量贮藏15 d较1 d下降7.52%,中度压伤果贮藏22 d较15 d上升2.67%,重度压伤果贮藏29 d较22 d下降7.88%。贮藏时间相同时,其可滴定酸含量呈波动变化。贮藏1 d时较轻度压伤果的可滴定酸含量比轻度减小1.31%,贮藏29 d时较重度压伤果的可滴定酸含量比中度减小2.3%,贮藏8 d时较轻度压伤果的可滴定酸含量比轻度增大4.36%。

图7 伤果常温贮藏期间可滴定酸含量的变化Fig.7 Change of damaged fruits on titratable acid content during room temperature storage

2.2.8 理化指标的变异系数和相关性分析 压伤苹果的7项理化指标在贮藏期间的变化范围、平均数、变异系数和差异显著水平列于表2。从表2 可知,损伤体积的变异系数高达89.44%,说明其离散程度非常高,即压伤苹果在贮藏期间的损伤体积变化幅度较大。褐变度、硬度和维生素C的变异系数大于20%,说明其离散度中等,即压伤苹果在贮藏期间这3项指标变化幅度相对较小。而含水率、可溶性固形物和可滴定酸变异系数小于6.69%,即压伤基本没有致使该3项理化指标离散。褐变度和含水率显著性水平(p<0.05),表明不同损伤程度苹果的褐变度和含水率差异显著(p<0.05)。硬度、维生素C含量和可溶性固形物含量极显著性水平(p<0.01),表明不同损伤程度苹果的硬度、可溶性固形物含量和维生素C含量差异极显著(p<0.01)。

表2 7项理化指标的变异情况和差异显著性水平Table 2 Variation and significant difference of 7 physicochemical indices

3 结论

随贮藏时间的延长,苹果损伤体积、褐变度增大,硬度、含水率和维生素C含量减小,而可溶性固形物和可滴定酸含量呈减小-增大-减小的趋势变化。贮藏时间相同时,不同损伤程度的苹果其品质变化不同。损伤越严重,苹果损伤体积越大,可溶性固形物含量越高,褐变越严重,而硬度、含水率和维生素C含量越小。不同程度的损伤处理,对苹果褐变度、含水率、硬度、可溶性固形物含量和维生素C含量影响显著(p<0.05),而对损伤体积和可滴定酸含量影响相对较小。

果实采后仍然会进行正常的代谢活动,压伤破坏了果肉组织的有序结构,加速了果品的呼吸代谢速率,造成其生理代谢紊乱,引发一系列非正常的生理反应。不同损伤程度的果品,贮藏期间其品质变化不同。压伤对苹果贮藏期间的褐变度、含水率、硬度、可溶性固形物含量和维生素C含量影响显著(p<0.05)。虽然苹果在受伤后,已经失去其商品和贮藏价值,但是苹果是否受伤在短时间内很难从外观上察觉,因而这种果实容易被带入冷库进行贮藏。然而其内部伤害已经使果实的贮藏生理发生了改变,不仅自身耐贮性下降,也会影响其他相邻正常果实的贮藏性。因此,对不同损伤程度苹果贮藏期间理化指标的分析,对于指导实际生产中苹果的贮藏仍然具有重要意义,也将为更好地研究苹果机械损伤机理提供理论指导。